DE102017004473A1

DE102017004473A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Erstellen eines Modells für die Umgebung eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102017004473A1
Application number: DE102017004473.2A
Authority: DE
Inventors: Viktor Wendel; Harald Berninger
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2017-05-10
Filing date: 2017-05-10
Publication date: 2018-11-15
Also published as: CN108877212A; US20180326978A1

Abstract

Ein Verfahren zum Erstellen eines Umgebungsmodells für ein Ego-Fahrzeug (2) umfasst dieSchritte:
a) Empfangen (S3) eines Datensatzes von einem Fremdfahrzeug (4) über eine Kommunikationsschnittstelle (6), wobei der Datensatz wenigstens absolute Positionsinformation des Fremdfahrzeugs (4) umfasst;
b) anhand von absoluter Positionsinformation des Ego-Fahrzeugs (2), Berechnen (S8) einer relativen Position des Fremdfahrzeugs (4);
c) Erfassen relativer Positionen von Objekten in der Umgebung des Fahrzeugs mit Hilfe eines ortsauflösenden Umgebungssensors (7, 8), und
d) Gleichsetzen (S9) eines der Objekte mit dem Fremdfahrzeug (4) anhand einer Übereinstimmung der berechneten relativen Position mit der vom Umgebungssensor erfassten Position des Objekts.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erstellen eines Umgebungsmodells für ein Kraftfahrzeug, im Folgenden als Ego-Fahrzeug bezeichnet, anhand dessen - sei es durch Ausgeben geeigneter Hinweissignal e an einen Fahrer des Ego-Fahrzeugs oder durch einen Eingriff in die Bewegung des Fahrzeugs durch einen autonomen Automaten - die Wahrscheinlichkeit, dass das Ego-Fahrzeug in nächster Zukunft mit einem Objekt seiner Umgebung zusammenstößt, minimiert werden kann.
Aus EP 1 865 479 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem ein Ego-Fahrzeug von einem Fremdfahrzeug Information über dessen eigene Position sowie über von letzterem erfasste, potentielle Hindernisse darstellende Objekte empfängt, um, wenn sich das Fremdfahrzeug oder ein von letzterem erfasstes Hindernis wenigstens teilweise in einem für einen Insassen des Ego-Fahrzeug nicht einsehbaren Teil der Umgebung befinden, sein eigenes Umgebungsmodell durch diese Objekte zu ergänzen. Die Genauigkeit der Information über den Ort eines Objekts, den das Fremdfahrzeug liefern kann, ist begrenzt durch die Genauigkeit, mit der das Fremdfahrzeug seine eigene Position ermitteln kann, und die Genauigkeit, mit der es die Position des Objekts relativ zur eigenen Position messen kann. Messfehler des Fremdfahrzeugs können daher zu einer Fehlbeurteilung der von dem Fremdfahrzeug oder dem von ihm erfassten Hindernis ausgehenden Gefährdung führen. Daraus können insbesondere dann Haftungsprobleme resultieren, wenn die Gefährdung durch ein Fremdfahrzeug oder durch ein von ihm erfasstes Objekt aufgrund eines Messfehlers des Fremdfahrzeugs unterschätzt worden ist.
Eine Aufgabe der Erfindung ist daher, ein Verfahren zum Erstellen eines Umgebungsmodells zu schaffen, bei dem die Wahrscheinlichkeit solcher Fehlbeurteilungen minimiert ist.
Die Aufgabe wird einer Ausgestaltung der Erfindung zufolge gelöst durch ein Verfahren mit den Schritten:

a) Empfangen eines Datensatzes von einem Fremdfahrzeug über eine Kommunikationsschnittstelle, wobei der Datensatz wenigstens absolute Positionsinformation des Fremdfahrzeugs umfasst;
b) anhand von absoluter Positionsinformation des Ego-Fahrzeugs, Berechnen einer relativen Position des Fremdfahrzeugs;
c) Erfassen relativer Positionen von Objekten in der Umgebung des Fahrzeugs mit Hilfe eines ortsauflösenden Umgebungssensors, und
d) Gleichsetzen eines der Objekte mit dem Fremdfahrzeug anhand einer Übereinstimmung der berechneten relativen Position mit der vom Umgebungssensor erfassten Position des Objekts.

Durch das Gleichsetzen wird zum einen verhindert, dass ein gleiches Fremdfahrzeug in dem Umgebungsmodell mehrfach, einmal auf der Grundlage des von ihm selbst übertragenen Datensatzes und einmal auf der Grundlage der Ausgabe des Umgebungssensors, repräsentiert ist. So kann zunächst einmal verhindert werden, dass die Gefährdung durch das Fremdfahrzeug selber aufgrund fehlerhafter Ortsinformationen im von ihm übermittelten Datensatz falsch eingeschätzt wird.
Um die Beurteilung der möglichen Gefährdung durch das Fremdfahrzeug zu erleichtern, sollte der von dort empfangene Datensatz neben Positionsinformation auch Daten zu Geschwindigkeit und/oder Kurs des Fremdfahrzeugs enthalten. Diese können auf Seiten des Ego-Fahrzeugs zur Berechnung einer gegenwärtigen und/oder einer zukünftigen relativen Position des Fremdfahrzeugs herangezogen werden.
Bei der Bestimmung der gegenwärtigen Position des Fremdfahrzeugs ist die Kenntnis von Kurs und Geschwindigkeit des Fremdfahrzeugs insbesondere nützlich, um eine Zeitdifferenz zwischen dem Zeitpunkt der Berechnung und dem Zeitpunkt, an dem die Positionsdaten erfasst wurden, zu kompensieren. Anhand derselben Daten zu Kurs und Geschwindigkeit kann aber auch ein zukünftiger Aufenthaltsort des Fremdfahrzeugs extrapoliert werden, was für eine Einschätzung der Gefahr einer Kollision zwischen Fremd- und Ego-Fahrzeug von Wert ist.
Insbesondere kann anhand der zukünftigen relativen Position des Fremdfahrzeugs über die Ausgabe eines Warnsignals an den Fahrer, das diesen auf die Kollisionsgefahr hinweist, und/oder über einen autonomen Eingriff in die Bewegung des Ego-Fahrzeugs zum Minimieren der Kollisionsgefahr entschieden werden.
Anhand der in Schritt b) berechneten relativen Position des Fremdfahrzeugs kann eine Spur abgeschätzt werden, anhand derer sich das Vorhandensein des Fremdfahrzeugs in dem Signal des Umgebungssensors abzeichnet. Indem das Signal des Umgebungssensors auf das Vorliegen der Spur untersucht wird, ist eine Erkennung des Fremdfahrzeugs zu einem frühen Seitpunkt möglich. Insbesondere kann, wenn anhand des empfangenen Datensatzes sicher ist, dass ein Fremdfahrzeug in der Umgebung des Ego-Fahrzeugs vorhanden ist, das Ausmaß einer Ähnlichkeit zwischen der vorhergesagten und der gefundenen relativen Spur, das erreicht sein muss, um anhand der Spur einen Aufenthaltsort des Fremdfahrzeugs festlegen zu können, niedrig gesetzt werden, so dass der Ort des Fremdfahrzeugs zu einem früheren Zeitpunkt gefunden werden kann als bei „unvoreingenommener“ Auswertung des Umgebungssensorsignals.
In Schritt c) erfasste Positionen von Objekten können vom Ego-Fahrzeug über die Kommunikationsschnittstelle an andere Fahrzeuge verbreitet werden, um letzteren die Möglichkeit zu geben, ggf. ihr Umgebungsmodell anhand dieser Positionen um das eine oder andere nicht direkt sichtbare Objekt zu erweitern.
Genauso kann umgekehrt der in Schritt a) empfangene Datensatz Positionen von in der Umgebung des Fremdfahrzeugs erfassten Objekten umfassen. Dann kann die Genauigkeit, mit der die Position dieser Objekte relativ zum Ego-Fahrzeug berechnet werden kann, anhand der Abweichung zwischen der vom Umgebungssensor des Ego-Fahrzeugs ermittelten Position des Fremdfahrzeugs und der vom Fremdfahrzeug selbst ermittelten Position verbessert werden.
Auch hier kann die aus dem empfangenen Datensatz gewonnene Erkenntnis, dass ein Objekt sich in der Umgebung des Ego-Fahrzeugs befindet, genutzt werden, um in den vom Umgebungssensor gelieferten Daten gezielt nach der Spur eines solchen Objekts zu suchen und das Objekt so früher zu identifizieren als bei „unvoreingenommener“ Auswertung ohne vorheriges Wissen von der Existenz des Objekts.
Insbesondere können die vom Fremdfahrzeug gelieferten Angaben zu Positionen von Objekten zunächst auf Grundlage der bekannten Position des Ego-Fahrzeugs in relative Positionen zweiter Hand bezüglich des Ego-Fahrzeugs umgerechnet werden, die zwar an sich nicht vertrauenswürdig genug sind, um darauf basierend ein Warnsignal an den Fahrer auszugeben oder einen Eingriff in die Bewegung des Ego-Fahrzeugs vorzunehmen, die aber genutzt werden können, um die Auswertung von Ausgangssignalen Umgebungssensors zu vereinfachen oder zu beschleunigen und basierend auf diesen Ausgangssignalen relative Positionen erster Hand zu ermitteln, die vertrauenswürdig genug sind, um eine Warnung oder einen Eingriff in die Bewegung des Ego-Fahrzeugs zu rechtfertigen.
Zweckmäßigerweise sollte der in Schritt a) empfangene Datensatz ferner Klassifikationsinformationen umfasst, die jedes in der Umgebung des Fremdfahrzeugs erfasste Objekt einer vorgegebenen Objektklasse zuordnet. Anhand der Zugehörigkeit zu einer Objektklasse kann die Spur eines Objekts im Ausgangssignal des Umgebungssensors, etwa ein das Objekt abbildender Bildausschnitt in einem von einer Kamera gelieferten Bild, exakt vorhergesagt und das Bild nach dem erwarteten Bildausschnitt abgesucht werden.
Die Objektklasse kann auch genutzt werden, um eine zukünftige relative Position eines Objekts relativ zum Ego-Fahrzeug (und damit die Möglichkeit einer Gefährdung durch das Objekt) einzuschätzen.
Selbstverständlich kann ein Prozessor des Ego-Fahrzeugs bei Auswertung des Ausgangssignals des Umgebungssensors selber eine Zuordnung erfasster Objekte zu Objektklassen vornehmen und so vom Fremdfahrzeug noch nicht erfasste Objekte klassifizieren oder wenn nötig eine vom Fremdfahrzeug vorgenommene Zuordnung korrigieren.
Insbesondere kann zwischen zwei oder mehr der folgenden Gruppen von Objekten differenziert werden:

- zur Kommunikation über die Kommunikationsschnittstelle fähige oder unfähige Objekte: bei ersteren ist eine Vorhersage der zukünftigen Position anhand von durch die Objekte selber zur Verfügung gestellten Daten möglich, bei letzteren nicht.
- motorisierte oder nicht motorisierte Fahrzeuge, Fußgänger, Tiere oder unbewegte Objekte: Objekte dieser Klassen unterscheiden sich hinsichtlich der erreichbaren Geschwindigkeiten, der Fähigkeit zu abrupten Beschleunigungen oder Kurswechseln, was bei der Abschätzung einer zukünftigen relativen Position zu berücksichtigen ist.

Erfindungsgegenstand ist ferner eine Vorrichtung mit einer Funkschnittstelle, einem Umgebungssensor und einem Prozessor, der eingerichtet, insbesondere programmiert, ist, um das oben beschriebene Verfahren auszuführen.
Der Prozessor einer solchen Vorrichtung umfasst insbesondere

a) Mittel zum Empfangen eines Datensatzes von einem Fremdfahrzeug über eine Kommunikationsschnittstelle, wobei der Datensatz wenigstens absolute Positionsinformation des Fremdfahrzeugs umfasst;
b) Mittel zum Berechnen einer relativen Position des Fremdfahrzeugs anhand von absoluter Positionsinformation des Ego-Fahrzeugs;
c) Mittel zum Erfassen relativer Positionen von Objekten in der Umgebung des Fahrzeugs mit Hilfe des ortsauflösenden Umgebungssensors, und
d) Mittel zum Gleichsetzen eines der Objekte mit dem Fremdfahrzeug anhand einer Übereinstimmung der berechneten relativen Position mit der vom Umgebungssensor erfassten Position des Objekts.

Die Mittel zum Berechnen einer relativen Position des Fremdfahrzeugs können eingerichtet sein, Daten zu Geschwindigkeit und/oder Kurs des Fremdfahrzeugs aus dem empfangenen Datensatz zur Berechnung einer gegenwärtigen und/oder einer zukünftigen relativen Position heranzuziehen.
Es können ferner Mittel zum Ausgeben eines Warnsignals und/oder zum Durchführen eines autonomen Eingriffs in die Bewegung des Ego-Fahrzeugs anhand der zukünftigen relativen Position des Fremdfahrzeugs vorgesehen sein.
Die Mittel zum Erfassen relativer Positionen von Objekten können eingerichtet sein, anhand der berechneten relativen Position eine Spur des Fremdfahrzeugs im Signal des Umgebungssensors vorherzusagen und das Signal auf das Vorliegen der Spur zu untersuchen.
Die Kommunikationsschnittstelle kann eingerichtet sein, von den Mitteln zum Erfassen relativer Positionen erfasste Positionen von Objekten zu verbreiten, insbesondere an andere Fahrzeuge.
Umgekehrt können die Mittel zum Erfassen relativer Positionen eingerichtet sein, über die Kommunikationsschnittstelle empfangene Positionen von in der Umgebung des Fremdfahrzeugs erfassten Objekten in relative Positionen zweiter Hand bezüglich des Ego-Fahrzeugs umzurechnen und bei der Erfassung der relativen Positionen mit Daten des Umgebungssensors zu verknüpfen.
Insbesondere können die Mittel zum Erfassen relativer Positionen Klassifikationsinformationen aus dem empfangenen Datensatz nutzen, um eine Spur eines Objekts im Signal des Umgebungssensors vorherzusagen und das Signal auf das Vorliegen der Spur zu untersuchen oder eine zukünftige relative Position eines Objekts abzuschätzen.
Die Aufgabe wird weiteren Ausgestaltungen der Erfindung zufolge gelöst durch ein Computerprogramm-Produkt mit Programmcode-Mitteln, die einen Computer befähigen, das oben beschriebene Verfahren auszuführen oder als Prozessor in der oben erwähnten Vorrichtung zu arbeiten, und durch einen computerlesbaren Datenträger, auf dem Programmanweisungen aufgezeichnet sind, die einen Computer befähigen, wie oben angegeben zu arbeiten.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:

1 eine Verkehrssituation, in der die Erfindung anwendbar ist; und
2 ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

1 zeigt in einer schematischen Draufsicht eine Straße 1 und drei Fahrzeuge 2, 3, 4, die sich auf der Straße 1 in gleicher Richtung bewegen. Das vorderste der drei Fahrzeuge, im Folgenden als Ego-Fahrzeug 2 bezeichnet, verfügt über einen Bordcomputer 5 und eine Funkschnittstelle 6, die dem Bordcomputer 5 die Kommunikation mit Bordcomputern anderer Fahrzeuge, hier etwa dem des hinteren Fremdfahrzeugs 4 sowie die Berechnung der Position des Ego-Fahrzeugs 2 anhand von Navigationssatellitensignalen, etwa GPS-Signalen, ermöglicht. Das Ego-Fahrzeug 2 verfügt ferner über verschiedene Umgebungssensoren, hier einen Radarsensor 7 und eine Kamera 8. Die Reichweite der Funkschnittstelle 6 ist größer als die des Radarsensors 7 und der Kamera 8, d.h. wenn sich das Fremdfahrzeug 4 dem Ego-Fahrzeug 2 nähert, sind die Bordcomputer in der Lage, über die Funkschnittstelle 6 miteinander zu kommunizieren, noch bevor das Fremdfahrzeug 4 nah genug herangekommen ist, um vom Radarsensor 7 oder der Kamera 8 erfasst zu werden. Die Reichweite r6 der Funkschnittstelle 6beträgt typischerweise ca. 300 m, während die Reichweite r7 des Radarsensors 7 bei 150 m und die Reichweite r8 der Kamera 8 bei ca. 100 m liegen kann.
Das Fremdfahrzeug 4 emittiert periodisch Datenpakete, die einen für das Fremdfahrzeug spezifischen Identifikation, einen Zeitstempel sowie Angaben zur Position des Fremdfahrzeugs 4 zum vom Zeitstempel spezifizierten Zeitpunkt, ausgedrückt als geographische Länge und Breite, zu Geschwindigkeit und Kurs des Fremdfahrzeugs 4 enthalten.
Die Genauigkeit, mit dem gegenwärtige zivil genutzte GPS-Systeme eine Position bestimmen können, beträgt unter günstigen Bedingungen 1,5 m. Das Ego-Fahrzeug ist daher anhand der empfangenen Datenpakete und der von seinem Bordcomputer 5 ermittelten eigenen Position nicht in der Lage, zu unterscheiden, ob das Fremdfahrzeug 4 auf derselben Fahrspur wie das Ego-Fahrzeug 2 unterwegs ist. Um in dem Falle, dass das Fremdfahrzeug 4 sich auf einer anderen Fahrspur nähert und voraussichtlich überholen wird, den Fahrer des Ego-Fahrzeugs 2 vor dem Fremdfahrzeug 4 zu warnen und einen Wechsel des Ego-Fahrzeugs 2 auf die Überholspur zu verhindern, muss auf die Umgebungssensoren 7, 8 zurückgegriffen werden.
Daten der Umgebungssensoren 7, 8 liefern unterschiedlichen Aufschluss über Objekte in der Umgebung des Ego-Fahrzeugs 2. In der in 1 gezeigten Situation befinden sich innerhalb der Reichweite r8 eine Ampel 9 und dort wartende Fußgänger 10. Die Ampel 9und die Fußgänger 10 werden vom Bordcomputer 5 in an sich bekannter Weise per Bildverarbeitung identifiziert und in Form eines Datensatzes, der jeweils die Koordinaten und die Gruppenzugehörigkeit eines identifizierten Objekts enthält, in ein von dem Bordcomputer geführtes Modell der Umgebung eingefügt.
Das Fremdfahrzeug 3 ist zu weit entfernt, um von der Kamera 8 erfasst zu werden, liegt aber in der Reichweite r7 des Radarsensors 7. Der Radarsensor 7 liefert Aufschluss über die Entfernung des Fremdfahrzeugs 3 und die Richtung, in der es vom Ego-Fahrzeug 2 aus zu finden ist, d.h. über die Koordinaten des Fahrzeugs 3, und über seine Geschwindigkeit. Durch Abgleich mit den Koordinaten von über die Kamera erfassten Objekten kann festgestellt werden, ob ein vom Radarsensor 7 erfasstes Objekt und ein von der Kamera 8 erfasstes Objekt identisch sind und ihre Daten im Umgebungsmodell zu einem Datensatz zusammengefasst werden müssen, oder ob es sich um verschiedene Objekte handelt, denen jeweils ein eigener Datensatz zukommt. Im hier betrachteten Fall bekommt das Fremdfahrzeug 3 einen eigenen Datensatz. In diesem Datensatz wird auch die erfasste Geschwindigkeit des Fremdfahrzeugs 3 vermerkt. Anhand der Geschwindigkeit ist das Fremdfahrzeug 3 für den Bordcomputer 5 als Kraftfahrzeug erkennbar; diese Gruppenzugehörigkeit wird im Datensatz vermerkt.
Das Fremdfahrzeug 4 ist weder für die Kamera 8 noch für den Radarsensor 7 erkennbar; ein Datensatz des Fremdfahrzeugs 4 im Umgebungsmodell basiert daher auf den vom Fremdfahrzeug 4 selbst übermittelten Daten; diese geben Aufschluss über seinen Identifikation, seine Gruppenzugehörigkeit, die Koordinaten und die Geschwindigkeit.
2 veranschaulicht die Verarbeitung von das Fremdfahrzeug 4 betreffenden Daten durch den Bordcomputer 5 anhand eines Flussdiagramms. Zu regelmäßig wiederkehrenden Zeiten nimmt der Bordcomputer 5 die Daten der Umgebungssensoren 7, 8 auf (Schritt S1) und verarbeitet sie (S2), um, wenn nötig, den Fahrer vor einer Gefahr zu warnen, oder ein gefährliches Manöver zu unterbinden, und verbreitetet das dabei gewonnene Modell seiner Umgebung über die Funkschnittstelle 6 an andere Fahrzeuge. Die Verarbeitung in Schritt S2 umfasst unter anderem das Absuchen der von den Umgebungssensoren 7, 8 gelieferten Daten nach Mustern, die für bestimmte Gruppen von Objekten charakteristisch sind, die sich in der Umgebung des Ego-Fahrzeugs befinden können. Damit etwa der Bordcomputer 5 anhand der Daten des Radarsensors 7 ein sich näherndes Fremdfahrzeug identifiziert, muss es in diesen Daten einen Raumwinkel von vorgegebener Mindestgröße geben, für den die Radarmessung eine negative Geschwindigkeit ausweist, in den Daten der Kamera 8 muss ein Fahrzeugumriss mit vorgegebener Mindestgröße auszumachen sein. Während der Verarbeitung oder während der Wartezeit zwischen der Verarbeitung und der nächsten Datenaufnahme kann zu jedem beliebigen Zeitpunkt ein Datenpaket über die Funkschnittstelle 6 eintreffen.
Wenn in Schritt S3 festgestellt wird, dass ein Datenpaket eigetroffen ist, untersucht der Bordcomputer 5 zunächst in Schritt S4, ob der Identifikator des empfangenen Pakets mit dem eines Datensatzes im Umgebungsmodell übereinstimmt. Wenn nicht, wird ein neuer Datensatz angelegt (S5), um die empfangenen Daten darin abzulegen, anderenfalls wird ein vorhandener Datensatz mit den empfangenen Daten aktualisiert (S6).
Die Position des Fremdfahrzeugs 4, die in Schritt S5 oder S6 in den Datensatz eingetragen wird, ist im Allgemeinen nicht exakt die vom Fremdfahrzeug selbst übermittelte Position x_GPS, sondern eine korrigierte Position $x_{t 0} = x_{GPS} + v Δ t$
wobei v der im Datenpaket durch Geschwindigkeitsbetrag und Kurs spezifizierte Geschwindigkeitsvektor und Δt die Differenz zwischen der im Zeitstempel des Datenpakets angegebenen Zeit und der Zeit der jüngsten Datenaufnahme durch die Umgebungssensoren 7, 8 bezeichnet: $Δ t = t_{0} - t_{timestamp} .$
So entspricht die im Datensatz verzeichnete Position x_t0 dem Ort, an dem sich das Fremdfahrzeug 4 zum Zeitpunkt t₀ der jüngsten Datenaufnahme vermutlich befunden hat.
Wenn die Entfernung r des Fremdfahrzeugs 4 vom Ego-Fahrzeug 2 weit über den Reichweiten r7, r8 der Umgebungssensoren 7, 8 liegt, kann die Verarbeitung des Datenpakets an dieser Stelle enden und das Verfahren zum Ausgangspunkt zurückkehren (S7).
Anderenfalls untersucht der Bordcomputer 5 die Daten der Umgebungssensoren 7, 8 der Umgebungssensoren nach Spuren des Fremdfahrzeugs 4 (S8). Da das Fremdfahrzeug 4 bei der Auswertung in Schritt S2 noch nicht erkannt worden ist, ist diese Spur offensichtlich noch nicht deutlich genug, um die Nachweisschwelle bei der nur auf die Daten der Umgebungssensoren 7, 8 gestützten Verarbeitung zu überschreiten. Deswegen erfolgt die Suche nach diesen Spuren in Schritt S8 beschränkt auf einen Ausschnitt des von den Umgebungssensoren 7, 8 überwachten Raumwinkels, der vom Ego-Fahrzeug 2 aus in Richtung des vermutlichen Orts x_t0 des Fremdfahrzeugs 4 liegt. Innerhalb dieses begrenzten Ausschnitts ist die Nachweisschwelle im Vergleich zur Verarbeitung des Schritts S2 abgesenkt, d.h. es genügen ein kleinerer Raumwinkel mit zur Geschwindigkeit v des Fremdfahrzeugs 4 passender relativer Geschwindigkeit in den Daten des Radarsensors oder ein kleinerer oder unvollständigerer Umriss in den Bilddaten der Kamera 8, um das Fremdfahrzeug 4 zu identifizieren. Effektiv entspricht dies einer selektiven Ausweitung der Reichweiten der Umgebungssensoren 7, 8 über r7 bzw. r8 hinaus für Fremdfahrzeuge, die ihr Nahen durch das Aussenden von Datenpaketen ankündigen.
Die Größe des in Schritt S8 untersuchten Ausschnitts ist so festgelegt, dass die Spur des Fremdfahrzeugs 4 unter Berücksichtigung der Ungenauigkeit der Positionsdaten sicher in dem Ausschnitt zu finden sein muss. Diese Ungenauigkeit ist je nach Empfangsbedingungen veränderlich; Verfahren, um sie anhand der empfangenen Satellitensignale abzuschätzen, sind bekannt und können im Rahmen der Erfindung angewandt werden, um die Größe des untersuchten Ausschnitts bei schlechten Empfangsbedingungen größer zu wählen als bei guten Bedingungen.
Um die Wahrscheinlichkeit zu minimieren, dass ein Rauschen der Sensordaten fälschlicherweise als Objekt identifiziert wird, kann die Nachweisschwelle in einem großen untersuchten Ausschnitt höher angesetzt werden als in einem kleinen.
Wenn bei der Suche S8 die Spur des Fremdfahrzeugs 4 gefunden wird, wird dessen Datensatz in Schritt S9 um die Richtung, in der es vom Ego-Fahrzeug aus sichtbar ist, ergänzt. Diese Richtung kann durch eine vektorielle Differenz zwischen den Positionen der Fahrzeuge 2, 4 oder durch einen Kurswinkel spezifiziert sein. So können Daten, die bei der nächsten Wiederholung der Schritte S1, S2 bezogen auf diese Richtung gewonnen werden, sofort dem Datensatz des Ego-Fahrzeugs 4 zugeordnet werden, und die Anlegung zweier auf dasselbe Fremdfahrzeug 4 bezogener Datensätze wird vermieden.
Zur Vorbereitung der Wiederholung der Schritte S1, S2 zum Zeitpunkt t₁ werden in Schritt S10 die Datensätze für jedes Objekt des Umgebungsmodells aktualisiert, indem voraussichtliche Position des betreffenden Objekts zum Zeitpunkt t₁ abgeschätzt wird: $x_{t 1} = x_{t 0} + v (t_{1} - t_{0}),$
Im Falle eines Datenpakete sendenden Objekts wie dem Fremdfahrzeug 4 ist der Geschwindigkeitsvektor v von den im Datenpaket enthaltenen Angaben abgeleitet, im Falle anderer Verkehrsteilnehmer wie etwa dem Fremdfahrzeug 3, Fahrrädern, den Fußgängern 10 etc. von sukzessiven Messungen ihrer Position mit Hilfe der Umgebungssensoren 7, 8.
Abhängig von der Gruppenzugehörigkeit eines jeden Objekts wird ferner eine Unschärfe der abgeschätzten Position x_t1 festgelegt. Diese Unschärfe ist abhängig von der Fähigkeit des Objekts, zu beschleunigen oder zu verzögern und ist für ein motorisiertes Objekt wie die Fremdfahrzeuge 3, 4 höher als für nicht motorisierte wie etwa die Fußgänger 10. Für ein unbewegtes Objekt wie die Ampel 9 ist die Unschärfe 0. Basierend auf dieser Unschärfe wird jeweils ein Winkelausschnitt aus den Daten der Umgebungssensoren festgelegt, in dem anschließend in Schritt S2 nach dem für das betreffende Objekt charakteristischen Muster gesucht wird. So können der Rechenaufwand für die Erkennung der einzelnen Objekte und die Wahrscheinlichkeit von Erkennungsfehlern minimiert werden. Das Zusammenwirken der Umgebungsssensoren 7, 8 mit der Funkschnittstelle 6 ermöglicht so eine lang anhaltende Überwachung und sichere Erkennung eines sich nähernden Fahrzeugs und eine sichere Prognose seiner weiteren Bewegung, so dass falls das Fremdfahrzeug 4 tatsächlich zum Überholen ansetzt, dies mit hoher Gewissheit erkannt und der Fahrer gewarnt oder ein Versuch des Fahrers, die Fahrspur zu wechseln, notfalls vom Bordcomputer autonom unterbunden werden kann.
Die Funkübertragung zwischen verschiedenen Fahrzeugen erlaubt es ferner, das beim Ego-Fahrzeug geführte Umgebungsmodell um Objekte zu ergänzen, die weder selbst an der Funkkommunikation teilnehmen noch im Erfassungsbereich der Umgebungssensoren 7, 8 liegen. So zeigt 1 eine an der Ampel 9 einmündende Querstraße 11, an deren Rand Fahrzeuge 12 geparkt sind und dabei einen Teil der Fahrbahn blockieren. Eine direkte Erfassung dieser Fahrzeuge 12 durch die Umgebungssensoren 7, 8 des Ego-Fahrzeugs 4 wird durch ein die Sichtlinie blockierendes Gebäude 13 verhindert. Auf der Querstraße 11 ist ein weiteres Fahrzeug 14 unterwegs, das seinerseits wie oben beschrieben ein Umgebungsmodell führt und über Funk verbreitet. Zur Umgebung dieses Fahrzeugs 14 gehören sowohl die parkenden Fahrzeuge 12 als auch die Ampel 9. Folglich enthalten die von dem Fahrzeug 14 verbreiteten Datenpakete neben den bereits erwähnten Angaben zu Identität, Position und Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 auch solche zur Position der Fahrzeuge 12 und der Ampel 9.
Wenn das Ego-Fahrzeug 2 ein Datenpaket des Fahrzeugs 12 empfängt, führt dies nach dem oben beschriebenen Verfahren zunächst zu einer Ergänzung des Umgebungsmodells des Ego-Fahrzeugs 2 durch einen Datensatz, der das Fahrzeug 12 und seine Bewegung beschreibt. Die Position des Fahrzeugs 12 relativ zum Ego-Fahrzeug 2, die der Bordcomputer 5 dabei berechnet, basiert auf GPS-Positionsbestimmungen beider Fahrzeuge 2, 12 und kumuliert daher deren Fehler. Einer Weiterbildung des Verfahrens zufolge wird dieser Fehler allerdings reduziert, indem der Bordcomputer jeden aus dem Datenpaket des Fahrzeugs 12 gewonnenen Datensatz darauf überprüft, ob er ein bereits im eigenen Umgebungsmodell verzeichnetes Objekt betrifft. Eine solche Überprüfung kann auf Position und Gruppenzugehörigkeit eines Objekts basieren. Dabei zeigt sich im hier betrachteten Fall, dass das Umgebungsmodell des Ego-Fahrzeugs 2 bislang zwar weder das Fahrzeug 12 noch die parkenden Fahrzeuge 14 enthält, das aber beide Umgebungsmodelle ein unbewegtes Objekt, nämlich die Ampel 9, an im Rahmen der Genauigkeit der GPS-Messungen übereinstimmenden absoluten Positionen enthalten. Die relative Position der Ampel 9 in Bezug zum Ego-Fahrzeug 2, in der Fig. als Vektor rg eingezeichnet, ist im Umgebungsmodell des Ego-Fahrzeugs 2 verzeichnet, ihre relative Position r₉' in Bezug zum Fahrzeug 12 ist im empfangenen Datenpaket enthalten. Die Differenz r₁₂ beider Vektoren gibt die Position des Fahrzeugs 12 relativ zum Ego-Fahrzeug 2 unbeeinflusst von Fehlern der GPS-Positionsbestimmung an und ermöglicht eine exakte Umrechnung der vom Fahrzeug 12 relativ zur eigenen Position ermittelten Positionen der Fahrzeuge 14 in Positionen relativ zum Ego-Fahrzeug 2. So ist der Bordcomputer 5 durch Abgleich mit die Position der Querstraße 11 betreffenden, von einem Fahrzeugnavigationssystem bezogenen Daten in der Lage, zu erkennen, dass die Fahrzeuge 14 die Fahrbahn verengen, und den Fahrer des Ego-Fahrzeugs 2 - insbesondere wenn er seine Absicht, in die Querstraße 11 abzubiegen, durch Setzen des Blinkers kundtut - auf die Fahrbahnverengung hinzuweisen.
Es versteht sich, dass die obige detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen zwar bestimmte exemplarische Ausgestaltungen der Erfindung darstellen, dass sie aber nur zur Veranschaulichung gedacht sind und nicht als den Umfang der Erfindung einschränkend ausgelegt werden sollen. Diverse Abwandlungen der beschriebenen Ausgestaltungen sind möglich, ohne den Rahmen der nachfolgenden Ansprüche und deren Äquivalenzbereich zu verlassen. Insbesondere gehen aus dieser Beschreibung und den Figuren auch Merkmale der Ausführungsbeispiele hervor, die nicht in den Ansprüchen erwähnt sind. Solche Merkmale können auch in anderen als den hier spezifisch offenbarten Kombinationen auftreten. Die Tatsache, dass mehrere solche Merkmale in einem gleichen Satz oder in einer anderen Art von Textzusammenhang miteinander erwähnt sind, rechtfertigt daher nicht den Schluss, dass sie nur in der spezifisch offenbarten Kombination auftreten können; stattdessen ist grundsätzlich davon auszugehen, dass von mehreren solchen Merkmalen auch einzelne weggelassen oder abgewandelt werden können, sofern dies die Funktionsfähigkeit der Erfindung nicht in Frage stellt.
Bezugszeichenliste

1: Straße
2: Ego-Fahrzeug
3: Fremdfahrzeug
4: Fremdfahrzeug
5: Bordcomputer
6: Funkschnittstelle
7: Radarsensor
8: Kamera
9: Ampel
10: Fußgänger
11: Querstraße
12: Fahrzeug
13: Gebäude
14: Fahrzeug
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1865479 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Erstellen eines Umgebungsmodells für ein Ego-Fahrzeug (2), mit den Schritten: a) Empfangen (S3) eines Datensatzes von einem Fremdfahrzeug (4) über eine Kommunikationsschnittstelle (6), wobei der Datensatz wenigstens absolute Positionsinformation des Fremdfahrzeugs (4) umfasst; b) anhand von absoluter Positionsinformation des Ego-Fahrzeugs (2), Berechnen (S8) einer relativen Position des Fremdfahrzeugs (4); c) Erfassen relativer Positionen von Objekten in der Umgebung des Fahrzeugs mit Hilfe eines ortsauflösenden Umgebungssensors (7, 8), und d) Gleichsetzen (S9) eines der Objekte mit dem Fremdfahrzeug (4) anhand einer Übereinstimmung der berechneten relativen Position mit der vom Umgebungssensor erfassten Position des Objekts.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Datensatz ferner Daten zu Geschwindigkeit und/oder Kurs des Fremdfahrzeugs (4) enthält und diese Daten zur Berechnung einer relativen Position des Fremdfahrzeugs (4) herangezogen werden (S5, S6).
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem anhand der zukünftigen relativen Position des Fremdfahrzeugs (4) über die Ausgabe eines Warnsignals und/oder über einen autonomen Eingriff in die Bewegung des Ego-Fahrzeugs entschieden wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem anhand der in Schritt b) berechneten relativen Position eine Spur des Fremdfahrzeugs (4) im Signal des Umgebungssensors (7, 8) vorhergesagt und das Signal auf das Vorliegen der Spur untersucht wird (S8).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem in Schritt c) erfasste Positionen von Objekten über die Kommunikationsschnittstelle (6) verbreitet werden (S2).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der in Schritt a) empfangene Datensatz Positionen von in der Umgebung des Fremdfahrzeugs (12) erfassten Objekten (9, 14) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die Positionen der in der Umgebung des Fremdfahrzeugs erfassten Objekte in relative Positionen zweiter Hand bezüglich des Ego-Fahrzeugs umgerechnet und bei der Erfassung der relativen Positionen in Schritt c) mit herangezogen werden.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, bei dem der in Schritt a) empfangene Datensatz ferner Klassifikationsinformationen umfasst, die jedes in der Umgebung des Fremdfahrzeugs erfasste Objekt (3, 4, 9, 10, 14) einer vorgegebenen Objektklasse zuordnet.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem anhand der Objektklasse eines Objekts (3, 4, 9, 10, 14) eine Spur des Objekts (3, 4, 9, 10, 14) im Signal des Umgebungssensors (7, 8) vorhergesagt und das Signal auf das Vorliegen der Spur untersucht wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, bei dem eine zukünftige relative Position eines Objekts anhand seiner Objektklasse abgeschätzt wird (S10).
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem die Objektklassen zwischen zwei oder mehr der folgenden Gruppen von Objekten differenzieren: - zur Kommunikation über die Kommunikationsschnittstelle fähige oder unfähige Objekte, - motorisierte oder nicht motorisierte Fahrzeuge, Fußgänger, Tiere oder unbewegte Objekte.
Vorrichtung mit einer Funkschnittstelle (6), einem Umgebungssensor (7, 8) und einem Prozessor, der eingerichtet, insbesondere programmiert, ist, um das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.
Computerprogramm-Produkt mit Programmcode-Mitteln, die einen Computer (5) befähigen, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 auszuführen oder als Prozessor in einer Vorrichtung nach Anspruch 12 zu arbeiten.
Computerlesbarer Datenträger, auf dem Programmanweisungen aufgezeichnet sind, die einen Computer (5) befähigen, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 auszuführen oder als Prozessor in einer Vorrichtung nach Anspruch 12 zu arbeiten.